铝锂合金搅拌摩擦焊接技术的研究现状及其发展方向

铝锂合金是一种密度低、比强度高、抗腐蚀性好的新型铝合金,是用于航空航天领域实现轻量化的理想材料。搅拌摩擦焊技术作为一项新型固相连接技术,能有效克服熔化焊接中出现的气孔、热裂纹等缺陷,在铝锂合金焊接领域具有广阔的应用前景。从铝锂合金搅拌摩擦焊焊接工艺、焊接接头组织性能等多个方面对铝锂合金搅拌摩擦焊进行综述,总结国内外研究现状,并展望铝锂合金搅拌摩擦焊接技术未来发展。     

铝锂合金的搅拌摩擦焊及其改型工艺研究进展

铝锂合金拥有较高的比强度和比刚度以及高损伤容限，且耐蚀性好、低温疲劳性能优异，是航空航天、轨道列车等领域实现构件轻量化的理想结构材料之一。搅拌摩擦焊是高强铝锂合金焊接成形的优选方法之一。首先探讨了铝锂合金熔化焊接的特点及难点，然后分析了铝锂合金的搅拌摩擦焊接的研究现状及挑战，随后讨论了国内外学者对铝锂合金搅拌摩擦焊接改型工艺的相关研究进展，最后对铝锂合金搅拌摩擦焊接的未来研究方向进行了展望。     

铝锂合金的搅拌摩擦焊研究进展

铝锂合金具有较高的弹性模量和比强度,在航空航天结构材料中具有独特的优势,而连接工艺技术成为其进一步扩大应用的关键。搅拌摩擦焊作为一种固相连接过程,为铝锂合金提供了完美的焊接解决方案,是未来铝锂合金连接方法的一个主要发展方向。综述了国内外铝锂合金搅拌摩擦焊研究现状,揭示了接头焊核区、热机影响区和热影响区晶粒组织和析出相的微观特征,以及硬度分布特点,总结了各种铝锂合金搅拌摩擦焊接头性能数据。     

铝锂合金焊接技术的研究现状分析

铝锂合金作为轻质金属材料,具有优良的综合性能,因此应用前景十分广阔.从铝锂合金的焊接性出发,分别对铝锂合金弧焊,高能束焊,搅拌摩擦焊,扩散焊以及钎焊的研究现状进行了讨论.结果表明,采用各种焊接技术均可实现铝锂合金的焊接.分析了采用各种焊接技术焊接铝锂合金时的优势以及不足,并对各种焊接技术所获得接头的性能以及工艺改进措施进行了研究.针对目前各种焊接技术急需解决的问题以及铝锂合金焊接的发展方向,总结出了今后铝锂合金焊接研究的重点内容,并对铝锂合金焊接前景进行了分析与展望.     

2195铝锂合金焊接技术研究进展

文中阐述了2195铝锂合金在焊接过程中存在的接头软化、易产生气孔和裂纹三类问题,综述了2195铝锂合金在TIG焊、MIG焊、搅拌摩擦焊、激光焊及电子束焊中的研究现状,尤其是介绍了焊接工艺对焊接接头微观组织与力学性能的影响,并对2195铝锂合金焊接技术研究未来的发展趋势进行了展望。     

1420铝锂合金搅拌摩擦焊接力学性能

针对厚度为2.8 mm的1420铝锂合金进行搅拌摩擦焊接研究,了解搅拌摩擦焊工艺参数对接头组织和性能影响.结果表明,在优化焊接参数条件下,1420铝锂合金的搅拌摩擦焊接头抗拉强度和断后伸长率均能够达到母材的90%,并且较大的焊接热输入有利于进一步提高搅拌摩擦焊接头的强度系数.通过拉伸断口扫描及显微硬度观察,1420铝锂合金搅拌摩擦焊接头拉伸断口主要为准解理和韧窝断裂的复合断口,对比各个区域的显微硬度,焊缝区域硬度高于母材,且后退侧热力影响区硬度最高,而且搅拌摩擦焊接头中存在典型的"S"线特征.     

铝锂合金焊接技术的研究现状

铝锂合金作为一种低密度、高性能的新型结构材料已被应用于航空航天及轨道交通等领域,铝锂合金的焊接技术更是其在航空航天等工业构件中获得广泛应用的关键。近年来,铝锂合金的焊接技术也在迅速发展。综述了可焊铝锂合金目前的主要焊接方法、焊接研究进展、特点及其适用性等。与传统弧焊方法相比,新型固相连接技术搅拌摩擦焊接头性能更好,有望在铝锂合金焊接上获得广泛应用。     

铝锂合金无减薄搅拌摩擦焊工艺研究

基于轴肩静止的搅拌摩擦焊工艺方法,研制并优化分体式搅拌工具,以铝锂合金为对象,研究其焊接工艺参数、微观组织与接头性能,实现了高质量连接,探索出焊接无倾角、焊后无减薄的新型搅拌摩擦焊焊接方法。该方法在轴肩静止的条件下,不仅能够获得力学性能优异的焊接接头,还能达到焊接过程无飞边、焊后表面光洁度好、无减薄的预期目的,未来可能会将搅拌摩擦焊应用领域拓宽至对表面构型要求严苛的铝合金结构件焊接。     

搅拌摩擦焊接AA6061-AZ31B合金异质接头在搅拌区的电化学腐蚀行为（英文）

异质金属的连接在交通运输领域如燃料消耗降低、材料质量减轻、排放量减少等方面具有较多优越性。然而,采用熔焊工艺对铝、镁合金进行焊接是一个非常复杂的过程。搅拌摩擦焊接方法是一种对铝、镁合金进行连接的有效方法。在搅拌摩擦焊接过程中,铝、镁合金在搅拌区混合,致使合金在该区的耐蚀性能变差。本文作者研究搅拌摩擦焊AA6061-AZ31B合金异质接头的耐蚀性能,通过改变氯离子浓度、Na Cl溶液的p H值和焊接时间对样品进行恒电位极化实验。采用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射技术对样品的腐蚀表面进行表征。结果表明,在所研究的3个参数中,焊接时间对搅拌摩擦焊AA6061-AZ31B合金异质接头耐蚀性能的影响最显著。     

Al-Li-Cu合金搅拌摩擦焊与TIG 焊接头组织及力学性能分析

组织分析表明,Al-Li-Cu TIG焊焊缝和搅拌摩擦焊焊核区均由等轴晶粒构成,但前者的晶粒尺寸较后者的大;TIG焊接头热影响区组织粗化程度较搅拌摩擦焊严重;搅拌摩擦焊接头内存在一独特的热机影响区,该区内的组织发生了较大程度的变形。实验结果表明铝锂合金搅拌摩擦焊可避免形成TIG焊时的凝固裂纹等缺陷。搅拌摩擦焊接头的力学性能优于TIG焊接头,二者的拉伸强度分别为393MPa和337MPa,延伸率分别为14．4％和6．6％。     

2198和C24S异种铝锂合金搅拌摩擦焊接头的显微组织和力学性能

对2198和C24S异种铝锂合金进行搅拌摩擦焊对接试验,分析接头的显微组织和力学性能。结果表明:前进侧和返回侧热影响区的板条状组织均发生了粗化,前进侧热力影响区的晶粒被拉长,返回侧热力影响区的变形晶粒周围存在细小的再结晶晶粒,焊核区为细小的2198和C24S铝锂合金再结晶晶粒,且2198铝锂合金的再结晶晶粒更大。焊接速度在60~120 mm/min变化时,2198铝锂合金位于前进侧的接头抗拉强度更高;接头拉伸试样的断裂均发生在2198铝锂合金的热力影响区,最大抗拉强度为382 MPa,达到了2198铝锂合金母材抗拉强度的82.7%;接头的焊核区、热力影响区和热影响区均发生软化,焊核区中2198铝锂合金的硬度比C24S铝锂合金的更低。     

铝/钢异质金属搅拌摩擦焊研究进展

由于铝、钢的热物理性能差异较大,且铁在铝中的固溶度极低,铝/钢异质金属焊接已成为该领域研究的难点与热点。搅拌摩擦焊具有热输入低、热循环时间短等优点,能够有效控制铝/钢接头中金属间化合物的生长,从而获得高质量的焊接接头。文中综述了铝/钢异质金属搅拌摩擦焊国内外研究现状,涉及搅拌头材料选择与结构设计。此外,分析了对接、搭接与点焊三种形式接头的组织与性能,并探讨了铝/钢搅拌摩擦焊技术的未来研究方向。     

摩擦搅拌针插入深度对双面搅拌摩擦焊AA6061-T913铝合金焊接接头的影响（英文）

铝合金搅拌摩擦焊已应用于多个工业领域。搅拌摩擦焊的焊接接头须具有优异的弹塑性及与基体金属相似的变形性能。在本研究中,将双面搅拌摩擦焊与传统的单面板进行对比。采用具有不同搅拌针长度(搅拌针长度为合金板厚度的50%~95%)的可调节工具对合金板材进行双面搅拌摩擦焊。研究焊接接头的宏观、微观形貌,强度和硬度以确定搅拌针的最佳插入深度。结果表明,当搅拌针长度为合金板厚度的65%时,双面搅拌摩擦焊焊接接头的极限抗拉强度比单面搅拌摩擦焊接接头的极限抗拉强度提高了41%。     

汽车工业中的铝合金及其焊接技术

铝及其合金在汽车工业的应用中具有轻量化、节能减排、改善环境、提高汽车平稳性和安全性等特点。铝及其合金熔化焊存在焊缝易产生气孔,焊接接头易软化等缺陷。讨论了激光-电弧复合焊、激光拼焊、搅拌摩擦焊在汽车用铝及其合金焊接的应用和特点。     

阻碍钢的搅拌摩擦焊研究进展的关键问题

搅拌摩擦焊(FSW)是一种固相焊接技术,在焊接铝、镁及其合金等低熔点金属上发展已相当成熟。焊接异种金属也获得了缺陷少的接头。钢在工业上的应用比其他金属更广泛,因此目前搅拌摩擦焊的研究主要集中在钢板的焊接。本文主要讨论了制约搅拌摩擦焊焊接钢板的3个关键问题,即搅拌头的结构设计、开发价格低廉且有良好高温耐磨性的搅拌头材料及昂贵的搅拌摩擦焊设备。     

钛和钢等高强度合金搅拌摩擦焊搅拌头用材的研究进展

搅拌摩擦焊技术克服了传统焊接技术的弱点,在铝镁等软质材料的焊接上应用十分广泛。但是受到搅拌头用材的制约,搅拌摩擦焊在钛、钢等焊接难度较大的高强度合金上的应用仍很局限。因此选择一种合适的材料,开发既廉价又安全可靠的搅拌头成为各国研究者研究的重点。文中将对国内外不同工况下高强度合金搅拌摩擦焊时搅拌头用材进行阐述,说明了不同材质的搅拌头焊接钛、钢的焊接效果、搅拌头焊接时的磨损和失效情况,并对比分析了各搅拌头材料的性能及优缺点,同时对高强度合金搅拌摩擦用材的发展做出了展望。     

异种金属和镀层金属的焊接

搅拌摩擦焊是一种新型的同相连接方法。在铝-铜等异种材料连接方面具有潜在的应用前景。从焊接工艺、接头性能与微观组织等方面,介绍了铝-铜搅拌摩擦焊的研究进展,为进行相关技术研究提供了参考依据。分析表明。铝一铜搅拌摩擦焊的工艺参数范围较窄,接头力学性能有待提高;     

非晶合金搅拌摩擦焊的研究进展与展望

非晶合金具有高强度、低杨氏模量等优点,但尺寸小的问题限制了其应用。新型固相焊接方法的搅拌摩擦焊能在工件熔点以下的较低温度实现材料的连接,从而避免焊接热引起非晶合金的晶化。本文介绍了搅拌摩擦焊的基本原理、过程参数及焊缝结构,概述了非晶合金搅拌摩擦焊技术的研究进展,并指出了不足之处。最后提出了非晶合金搅拌摩擦焊技术的前景。     

铝/铜异种金属搅拌摩擦焊研究

搅拌摩擦焊作为一种固相焊接技术,它可以克服铝/铜在熔化焊接中的缺陷,提高接头质量,促进铝/铜异种金属在工业领域的应用。从搅拌摩擦焊焊接工艺、接头组织与性能等方面,综述了铝/铜异种金属搅拌摩擦焊技术在近几年的研究进展,总结了有待深入研究的问题。     

搅拌摩擦焊及其研究现状

搅拌摩擦焊是20世纪90年代初发明的一种固相连接技术，可以焊接通常 熔焊方法难以焊接的铝合金、钛合金等，并且具有一系列独特的优点，介绍了搅拌摩擦焊的工艺过程，分析了搅拌摩擦焊的特点、焊缝组织和性能以及影响搅拌摩擦焊的因素，综述了搅拌摩擦焊的国内外研究现状。